DE2834599C3 - Electric battery - Google Patents
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- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/42—Grouping of primary cells into batteries
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Batterie mit mehreren zylindrischen unverschlossenen Trockenzellen, die in einem gemeinsamen, dicht verschlossenen Behälter angeordnet sind.The invention relates to an electric battery with several cylindrical, unsealed dry cells, which are arranged in a common, tightly closed container.
Eine Leclanche-Trockenbatteriezelle üblicher Art enthält eine negative Zinkelektrode, einen Elektrolyten, einen Depolarisierungskörper und eine positive Kohleelektrode. Die Zelle ist abgedichtet, um den Austritt überschüssiger Elektrolylmenge, von Flüssigkeit u. ä. zu verhindern.A common type of Leclanche dry cell battery contains a negative zinc electrode, an electrolyte, a depolarizing body and a carbon positive electrode. The cell is sealed to the outlet To prevent excess electrolyte, liquids and the like.
Um höhere Spannungen und/oder Ströme als mit einer einzigen Zelle möglich zu erzeugen, werden üblicherweise mehrere Zellen in Reihe und/oder parallelgeschaltet und oft in einem einzigen Gehäuse angeordnet. Damit ist der Nachteil verbunden, daß jede Zelle zunächst individuell dicht verschlossen werden muß und dann ein weiterer Verschluß für die Gesamtbatterie vorzusehen ist. Damit sind beachtliche Herstellungskosten und Materialaufwand verbunden, und die Dichtungs und (ichauselcile können kostbaren Kaum beanspruchen.In order to generate higher voltages and / or currents than possible with a single cell usually several cells connected in series and / or in parallel and often in a single housing arranged. This has the disadvantage that each cell is initially individually sealed must and then another lock for the entire battery is to be provided. So are considerable Manufacturing costs and materials involved, and the sealing and (ichauselcile can be precious Hardly claim.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist eine Batterie nach der Erfindung derart ausgebildet, daß der Behälter zumindest zwei starre Kunststoffteile umfaßt, welrhe m mindestens einer zu ilen I .iimsadiscn der I roekenzrllen parallelen Ebene miteinander verbunden sind und daß die Trockenzellen von Elektroden umschlossen sind, die die Form von Zylindern mit offenen Enden aufweisen.To avoid these disadvantages is a battery designed according to the invention such that the container comprises at least two rigid plastic parts, welrhe m At least one of the Iimimsadiscn of the I roekenzrllen parallel plane are connected to each other and that the dry cells are enclosed by electrodes, the are in the form of cylinders with open ends.
Die Zellen können Einzelzellen oder Mehrfach-Trokkenztllen des Leclanche-Typs sein, die eine positive Kohleelektrode, einen Depolarisator, einen Elektrolyten und eine negative Zinkelektrode umfassen. Die negative Zinkelektrode erfüllt keine Dichtungsfunktion und kann deshalb die Form eines offenen Zylinders haben oder ist, falls erwünscht, mit einer derartigen Dicke ausgeführt, daß bei Abfall der Zellenspannung unter einen vorbestimmten Wert praktisch das gesamte Zink verbraucht ist. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auch auf andere Einzel-Trockenzellen oder Mehrfach-Trockenzellen anwendbar.The cells can be single cells or multiple dry cells be of the Leclanche type, which has a carbon positive electrode, a depolarizer, an electrolyte and a zinc negative electrode. The negative zinc electrode has no sealing function and therefore may or may not be in the form of an open cylinder, if desired Thickness carried out that when the cell voltage drops below a predetermined value practically the entire Zinc is depleted. However, the invention is equally applicable to other single dry cells or Multiple dry cells applicable.
Der Behälter für die Zellen kann aus einem der geeigneten Kunststoffe bestehen, wobei jedoch vorauszusetzen ist, daß er widerstandsfähig gegenüber den chemischen Einflüssen des Elektrolyten oder der Elektrolyseprodukte in der Zelle ist. Außerdem muß er die erforderliche Isolation gewährleisten. Geeignete Stoffe sind starres Nylon, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Copolymere dieser Stoffe.The container for the cells can consist of one of the suitable plastics, but this must be assumed is that it is resistant to the chemical influences of the electrolyte or the Electrolysis products in the cell. He must also ensure the required isolation. Suitable Fabrics are rigid nylon, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and copolymers of these fabrics.
Der Behälter besteht aus zwei oder mehr Teilen, die zum dichten Einschluß der Zellen miteinander verbunden werden. Vorzugsweise wird hierzu Ultraschallschweißung angewendet, obwohl auch andere Verfahren, beispielsweise Hochfrequenzschweißung oder Klebeverfahren eingesetzt werden können.The container consists of two or more parts that are joined together to tightly contain the cells will. Ultrasonic welding is preferably used for this purpose, although other methods are also for example, high-frequency welding or adhesive processes can be used.
Die Einzelzellen können in Längsrichtung nacheinander und/oder seitlich nebeneinander in dem Behälter angeordnet sein. Sie können in Reihe geschaltet sein, um höhere Spannungen als eine Einzelzelle zu liefern. Eine Parallelschaltung ergibt eine größere Kapazität und einen kleineren Innenwiderstand (bei einer Leclanche-Trockenzelle, die einen Depolarisator aus Mangandioxid enthält, ist im Sinne eines minimalen Innenwiderstandes vorzugsweise der Abstand zwischen dem Kohlestab und der negativen Zinkelektrode nicht größer als ein vorbestimmter Wert. Zur Erhöhung der Kapazität werden vorzugsweise zwei oder mehr Zellen parallelgeschaltet, wodurch die Zellengröße ansteigt). Sind die Zellen in Reihe geschaltet, so muß eine Abdichtung zwischen jeweils zwei Zellen vorgesehen sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Dies wird vorteilhaft durch Teilungswände zwischen den Zellen erreicht, die einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind.The individual cells can be placed one after the other in the longitudinal direction and / or side by side in the container be arranged. They can be connected in series to deliver higher voltages than a single cell. One Parallel connection results in a larger capacity and a smaller internal resistance (with a Leclanche dry cell, which contains a depolarizer made of manganese dioxide, is in the sense of a minimal internal resistance preferably the distance between the carbon rod and the zinc negative electrode is not greater than a predetermined value. Two or more cells are preferably used to increase the capacity connected in parallel, which increases the cell size). If the cells are connected in series, a seal must be provided between each two cells to avoid short circuits. This is made advantageous by dividing walls between the cells achieved, which are formed integrally with the housing.
Die elektrischen Verbindungen zwischen den ZellenThe electrical connections between cells
to sind vorzugsweise in dem Behälter angeordnet. Vorteilhaft können Teile des Behälters mit Schlitzen versehen sein, in denen elektrisch leitfähige Verbindungsstreifen angeordnet werden, bevor der Behälter zusammengebaut wird, so daß die Streifen beimto are preferably arranged in the container. Parts of the container with slots can be advantageous be provided in which electrically conductive connecting strips are arranged before the container is assembled so that the strips at
1Ji Zusammenbau mindestens teilweise durch die Wand des Behälters eingeschlossen werden und somit gegen schädliche Einflüsse beispielsweise durch den Elektrolyten geschützt sind. Vorteilhaft sind die Stirnflächen der beiden miteinander zu verbindenden Behälterteile mit 1 Ji assembly are at least partially enclosed by the wall of the container and are thus protected against harmful influences, for example by the electrolyte. The end faces of the two container parts to be connected to one another are advantageous
W) zueinander komplementären Schlitzen versehen, die gemeinsam einen Kanal bilden, wenn die Teile miteinander verbunden werden. Die elektrischen Verbindungen /wischen den /eilen und den Außenanschlüssen können in ahnlidier Weise hergestellt weiden.W) provided mutually complementary slots that together form a channel when the parts are joined together. The electric Connections between the rushes and the external connections can be made in a similar manner.
>" ' 'erbindungen, die thiroh die Behälterwand nach außen .. ι lauten, werden vorzugsweise mit einem geeigneten I )n.'htungsiiialeriiil abgedii htet >"'' connections that are thiroh the container wall to the outside .. ι are preferably sealed with a suitable I) n.'htungsiiialeriiil
Ist eine Kompression des /elleiiinhalls erfordei Ik Ii.Is a compression of the / elleiiinhalls required Ik Ii.
wie es bei einer Leclanche-Trockenzelle der Fall ist, bei 1er die Kompression des Depolarisierungskörpers günstig zur Erzielung eines kleinen Innenwiderstandes ist, so kann dies vorteilhaft durch Verwendung einer negativen Zinkelektrode in Form eines Zinkzylinders mit offenen Enden (wie vorstehend genannt) verwirklicht werden. Der Zylinder hat dann einen Längsschlitz, so daß er in radialer Richtung zusammengedrückt werden kann. Die zusammengebaute und unverschlossene Zelle kann dann so ausgebildet sein, daß ihre Außenabmessungen etwas größer als die entsprechenden Innenabmessungen des Behälters sind, so daß die Zelle und damit der Depolarisierungskörper zusammengedrückt wird, wenn die Teile des Behälters bei ihrer gegenseitigen Verbindung zusammengefügt werden.as is the case with a Leclanche dry cell 1er the compression of the depolarizing body is favorable to achieve a small internal resistance, this can be advantageous by using a realized negative zinc electrode in the form of a zinc cylinder with open ends (as mentioned above) will. The cylinder then has a longitudinal slot so that it is compressed in the radial direction can be. The assembled and unclosed cell can then be designed so that their Outside dimensions are slightly larger than the corresponding inside dimensions of the container, so that the Cell and thus the depolarization body is compressed when the parts of the container at their mutual connection are joined together.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the figures. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt einer Batterie nach der Erfindung vor dem endgültigen Zusammenfügen der Behälterteile,F i g. 1 shows a longitudinal section of a battery according to the invention before the final assembly of FIG Container parts,
Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung für unterschiedliche Zellenanordnungen,2 and 3 further exemplary embodiments of the invention for different cell arrangements,
Fig.4 eine Draufsicht auf die in Fig.3 gezeigte Batterie,FIG. 4 is a plan view of the one shown in FIG Battery,
Fig.5 einen Längsschnitt einer Batterie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und5 shows a longitudinal section of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention and
Fig.6 einen schematischen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.6 shows a schematic cross section of another Embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist eine Batterie 100 dargestellt, die zwei Leclanche-Trockenzellen 110 und 120 enthält, die in Reihe geschaltet sind. Jede Zelle UO und 120 umfaßt eine negative Zinkelektrode 111, 121, eine mit Elektrolytpaste imprägnierte Papierlage 112,122. einen Depolarisierungskörper 113, 123 und eine positive Kohleelektrode 114, 124 üblicher Konstruktion. Die negativen Elektroden 111, 121 haben jeweils die Form eines Zylinders mit offenen Enden und Längsschlitz (nicht dargestellt). Der Zinkzylinder 111 hat einen Verbindungsstreifen 115, der von seinem unteren Ende absteht, während der Zinkzylinder 121 einen ähnlichen Verbindungsstreifen 125 hat, der jedoch von seinem oberen Ende absteht.In Fig. 1, a battery 100 is shown, the two Leclanche dry cells 110 and 120 connected in series. Each cell includes UO and 120 a negative zinc electrode 111, 121, a sheet of paper 112, 122 impregnated with electrolyte paste. a Depolarization body 113, 123 and a positive carbon electrode 114, 124 of conventional construction. the negative electrodes 111, 121 each have the shape a cylinder with open ends and a longitudinal slot (not shown). The zinc cylinder 111 has one Connecting strip 115 extending from its lower end protrudes, while the zinc cylinder 121 has a similar connecting strip 125, but from his upper end protrudes.
Die beiden Zellen sind in einem zylindrischen Gehäuse aus Nylon angeordnet und im Spritzgußverfahren hergestellt. Sie umfassen zwei identische Hälften, von denen nur die Hälfte 130 in Fig. 1 gezeigt ist. Das Gehäuse hat Abschlußwände 131, 132 und zwei zylindrische Kammern 133, 134, die durch eine Teilungswand 135 voneinander getrennt sind. An seinem der Endwand 131 zugewandten Ende ist ein Gewinde 136 vorgesehen, mit dem es in ein elektrisches Gerät, beispielsweise in eine Blitzlampe eingeschraubt werden kann. Die Zelle 110 ist in der Kammer 133 angeordnet. Das untere Ende ihres Kohlestabes 114 ist durch einen Vorsprung 137 an der Teilungswand 135 positioniert, während das obere Ende mit einem Metallanschluß 138 in der Abschlußwand 131 verbunden ist, der wiederum mit einer Anschlußkappe 139 verbunden ist. Die Zelle 120 ist in der zweiten Kammer 134 durch einen Vorsprung 140 an der Abschlußwand 132 gehalten, und ihr Kohlestab ist in einer Aussparung 141 der Teilungswand 135 angeordnet, wo eine elektrische Verbindung mit dem Verbindungsstreifen 115 der Zelle 110 vorgesehen ist. Der Verbindungsstreifen ist in Schlitzen 142 angeordnet, die in den einander gegenüberstehenden Stirnflächen der beiden Hälften der Teiluiigswand H5 voigcsenen sind. Ahnlieh ist der Verbindungsstellen 125 der /eile 120 in Schlitzen 143 in den einander gegenüberstehenden Flächen der Seitenwand des Gehäuses angeordnet, wo er mit einem weiteren Streifen 144 in Kontakt steht, der gleichfalls in Schlitzen 543 angeordnet ist Der Streifen 144 verläuft bis zum Ende des Gehäuses in eine Vertiefung am Ende des Gewindeteils 136, so daß dort der negative Batterieanschluß ausgebildet ist. Der Streifen 144 kann natürlich auch einstückig mit dem Streifen 125 ausgeführt sein.The two cells are arranged in a cylindrical housing made of nylon and are injection molded manufactured. They comprise two identical halves, only half of which 130 is shown in FIG. 1. That Housing has end walls 131, 132 and two cylindrical chambers 133, 134 through a Partition wall 135 are separated from each other. At its end facing the end wall 131 is a Thread 136 is provided with which it is screwed into an electrical device, for example into a flash lamp can be. The cell 110 is arranged in the chamber 133. The lower end of her carbon rod 114 is positioned by a protrusion 137 on the partition wall 135, while the upper end with a Metal connection 138 is connected in the end wall 131, which in turn is connected to a connection cap 139 connected is. The cell 120 is in the second chamber 134 by a projection 140 on the end wall 132 held, and its carbon rod is arranged in a recess 141 of the partition wall 135 where a electrical connection with the connecting strip 115 of the cell 110 is provided. The connecting strip is arranged in slots 142 which are in each other opposite end faces of the two halves of the partial wall H5 are voigcsenen. It is similar Junction points 125 of the ropes 120 in slots 143 arranged in the opposing surfaces of the side wall of the housing, where it connects to a further strip 144 is in contact, which is also arranged in slots 543. The strip 144 runs to the end of the housing in a recess at the end of the threaded part 136, so that there the negative Battery connection is formed. The strip 144 can of course also be made in one piece with the strip 125 be executed.
to In dem Gehäuse sind Räume 145 zur Aufnahme von im Gehäuseinneren erzeugter Flüssigkeit vorgesehen.Spaces 145 for receiving liquid generated inside the housing are provided in the housing.
Bei der in F i g. 2 gezeigten Anordnung einer Batterie 200 sind drei Trockenzellen 210, 220, 230 vorgesehen, die ähnlich den in F i g. 1 gezeigten Zellen ausgebildet sind. Sie sind nebeneinander in einem Kunststoffgehäuse angeordnet, von dessen beiden identischen Hälften nur die Hälfte 240 dargestellt ist. Die Zellen sind parallelgeschaltet Die positiven Elektroden sind über eine Schiene 241 miteinander verbunden, die wiederum mit einem Anschlußelement 242 und einer Anschlußkappe 243 an der Oberseite des Behälters verbunden ist. Die negativen Elektroden stehen nebeneinander und somit in stromleitender Verbindung. Falls erforderlich, können sie jedoch auch über Klammern 244, 245 miteinander verbunden sein. Die negative Elektrode 231 der Zelle 230 hat einen Vorsprung 232 in entsprechend ausgebildeten Schlitzen 246 des Gehäuses, der mit einem Streifen 247 verbunden ist, welcher nach außen ragt und den negativen Anschluß der Batterie bildet.In the case of the in FIG. 2 arrangement of a battery 200 shown, three dry cells 210, 220, 230 are provided, which are similar to those in FIG. 1 cells are formed. They are next to each other in a plastic case arranged, of the two identical halves only half 240 is shown. The cells are connected in parallel The positive electrodes are connected to one another via a rail 241, which in turn is connected to a connector 242 and a connector cap 243 at the top of the container. The negative electrodes are next to each other and are therefore connected to conduct electricity. If required, however, they can also be connected to one another via brackets 244, 245. The negative electrode 231 the cell 230 has a projection 232 in correspondingly formed slots 246 of the housing, which with a strip 247 is connected which protrudes outwards and forms the negative terminal of the battery.
Wie bei der Anordnung nach F i g. 1 hat das Gehäuse Vorsprünge 248, um einen Raum unterhalb der Einzelzellen zu schaffen.As with the arrangement according to FIG. 1, the housing has projections 248 to provide a space below the To create single cells.
In F i g. 3 ist eine ähnliche Anordnung wie in F i g. 2 dargestellt Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch die Zellen 310,320,330 miteinander in Reihe geschaltet. Das Gehäuse mit zwei Hälften 340, 341 (F i g. 4) hat Teilungswände 342, 343 zwischen den Zellen. Die negativen Elektroden 311, 321 der Zellen 310, 320 sind mit Vorsprüngen 312, 322 versehen, die durch Schlitze 344, 345 des Gehäuses in der in Verbindung mit Fi g. i bereits beschriebenen Weise hindurchgeführt sind und die positiven Kohleelektroden 323, 333 der Zellen 320 und 330 kontaktieren. Die mittlere Zelle 320 ist gegenüber den beiden anderen Zellen umgekehrt angeordnet, um die erforderliche Länge der Vorsprünge 312, 322 zu verringern. Die positive Elektrode 313 der Zelle 310 und die negative Elektrode 331 der Zelle 330 sind mit Verbindungsstreifen 346, 347 versehen, die durch das Gehäuse verlaufen und den positiven und negativen Anschluß der Batterie bilden.In Fig. Fig. 3 is an arrangement similar to that of Fig. 3. 2 are shown in this embodiment, however the cells 310,320,330 connected in series with one another. The two-half housing 340, 341 (Fig. 4) has partition walls 342, 343 between the cells. the negative electrodes 311, 321 of the cells 310, 320 are provided with projections 312, 322, which through slots 344, 345 of the housing in the in connection with Fi g. i already described are passed through and contact the carbon positive electrodes 323, 333 of cells 320 and 330. The middle cell 320 is in relation to the other two cells arranged reversed to the required length of the projections 312, 322 to decrease. The positive electrode 313 of the cell 310 and the negative electrode 331 of the cell 330 are provided with connecting strips 346, 347 which pass through the housing and the positive and form the negative connection of the battery.
In F i g. 5 ist eine Batterie mit zwei Alkali-Trockenzellen 510, 520 dargestellt, die jeweils eine positive Elektrode 511, 521, einen Depolarisator 512, 522, einen Elektrolyten 513, 523 und eine negative Elektrode 514, 524 umfassen. Jede positive Elektrode hat die Form eines Rohrs mit offenem Ende und einem Längsschlitz. 515, 525. Die beiden Zellen sind in Längsrichtung hintereinander angeordnet und mit einem leitfähigen Streifen 531 in Reihe geschaltet. Die Zellen sind inIn Fig. 5 is a two dry cell alkaline battery 510, 520 shown, each having a positive electrode 511, 521, a depolarizer 512, 522, a Electrolytes 513, 523 and a negative electrode 514, 524 include. Each positive electrode has the shape a tube with an open end and a longitudinal slot. 515, 525. The two cells are longitudinal arranged one behind the other and connected in series with a conductive strip 531. The cells are in
hi) einem Außengehäuse angeordnet, das zwei Hälften umfaßt, von denen nur die Hälfte 530 gezeigt ist. Das Gehäuse ist entsprechend dem in Fig. I gezeigten Gehäuse ausgebildet mit dem Unterschied, dall Drucktentile 540, 550 vorgesehen sind, die im folgendenhi) an outer housing arranged that has two halves only half of which 530 are shown. The housing is similar to that shown in FIG Housing designed with the difference that pressure valves 540, 550 are provided, which are shown in the following
hi beschrieben werden.hi to be described.
Das Druckventil 540 umfaßt eine Schraube 541. die in einer Gewindebohrung 542 des Gehäuses angeordnet ist. Die Schraube hat eine I annximl 543 .ml einem I eilThe pressure valve 540 comprises a screw 541, which is arranged in a threaded bore 542 of the housing is. The screw has an I annximl 543 ml part
ihrer Länge, während zwischen dem Gehäuse und dem Schraubenkopf eine Kunststoffscheibe 544 und eine Gummischeibe 545 angeordnet sind. Die Gummischeibe 545 wird zusammengedrückt und drückt die Kunststoffscheibe an das Gehäuse, wodurch der Austritt von Gas aus dem Innerei des Gehäuses verhindert ist. Wenn jedoch der Dt iick innerhalb des Gehäuses einen vorbestimmten Wert überschreitet, so wird die Kunststoffscheibe gegen die Druckkraft der Gummischeibe nach außen gedrückt, so daß das Gas austreten kann und der Innendruck verringert wird. Das andere Druckventil 550 ist gleichartig wie das vorstehend beschriebene their length, while a plastic washer 544 and a rubber washer 545 are arranged between the housing and the screw head. The rubber washer 545 is compressed and presses the plastic washer against the housing, preventing gas from escaping from inside the housing. However, when the pressure inside the housing exceeds a predetermined value, the plastic disk is pressed outward against the pressing force of the rubber disk, so that the gas can escape and the internal pressure is reduced. The other pressure valve 550 is similar to that described above
ausgebildet.educated.
Die Verbindungen mit einem positiven Anschluß 532 und einem negativen Anschluß 533 sind über einen leitfähigen Streifen 534 und leitfähige Streifen 535 und 536 hergestellt, die in Schlitzen des Gehäuses angeordnet sind, wie sie bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurden.The connections to a positive terminal 532 and a negative terminal 533 are made via a conductive strip 534 and conductive strips 535 and 536 which are arranged in slots of the housing, as already described in connection with FIG.
Fig.6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem sechs Zellen 610 vorgesehen sind, die jede gewünschte Zellenart verkörpern können. Sie sind in einem Gehäuse 620 angeordnet, das aus drei Teilen 621,623,624 besteht.6 schematically shows a further exemplary embodiment in which six cells 610 are provided, which can embody any desired type of cell. They are arranged in a housing 620 which consists of three parts 621, 623, 624 .
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen In addition 4 sheets of drawings
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